[发明专利]绳索同步联动的串联操作臂装置

说明书

本发明公开了绳索同步联动的串联操作臂装置，利用绳驱方式实现两段串联操作臂的同步联动，并通过绳索联动机构进行驱动力矩的传递，使得两段操作臂的各级连杆结构同步转动，两段操作臂的同一级连杆结构由对应的绳索联动机构及绳索独立联动，其形变同步且形态一致。本发明采用完全机械式机构，无需电源、电路等电气设备，解决了现有操作臂由于在危险环境或特殊场合中其电源、电路等容易受环境影响，难以在安全区域实现对其控制的问题，并且本发明装置的操作简便，操作臂的运动更为直观明了，可应用于危险区域的操作或医疗窥探镜应用等；同时由于操作臂无需安装电机进行驱动控制，大大减轻了机器臂的重量及其制作成本，具有较高的实用性。

技术领域

本发明涉及绳驱串联操作臂技术领域，尤其涉及绳索同步联动的串联操作臂装置。

背景技术

在现有的串联操作臂中，操作臂的各个单元绕关节旋转，通过控制各个关节的旋转角度，使操作臂达到不同的形状、位置，进而使操作臂完成指定的工作。其中关节的旋转可以是关节处设置驱动电机实现，亦可通过拉伸绳索驱动实现远程操作。

对于操作臂在危险环境或特殊场合中的应用，目前主要利用遥操作技术控制操作臂完成作业，但是在如强磁场、高温等环境等的恶劣环境下，控制操作臂所需要的电源、电路、信息传输系统等电气设备会受到影响，影响对操作臂的控制。

发明内容

本发明为解决现有操作臂由于在危险环境或特殊场合中其电源、电路等电气设备容易受环境影响，难以在安全区域实现对其控制的问题，同时为了使操作简单明了，提供了绳索同步联动的串联操作臂装置。

为实现以上发明目的，而采用的技术手段是：

绳索同步联动的串联操作臂装置，包括：操作臂和联动盒，所述操作臂由N级连杆结构串联而成，所述联动盒内依次设有N个绳索联动机构，其两端分别与联动盒的两对边转动连接；所述操作臂有两段，且分别通过位于操作臂端部的一级连杆结构对称连接在所述联动盒的两端，所述连杆结构以及联动盒的两端盒体上的对应位置均开设穿绳孔；所述绳索联动机构上缠绕有绳索，缠绕后的绳索有两个自由端并分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接，连接时绳索依次穿过联动盒盒体上的穿绳孔以及各个连杆结构的穿绳孔直至到达该绳索所驱动的对应连杆结构后与其穿绳孔连接；两段操作臂的同一级连杆结构由对应的绳索联动机构及绳索独立联动。

优选的，所述绳索联动机构包括联动轴以及套设在联动轴上的缠线盘，所述联动轴的两端分别与联动盒的两对边转动连接，所述绕线盘盘身的外侧沿轴向依次开设两个线槽，用于缠绕两条绳索，两条绳索的一端分别缠绕于两个线槽上，两条绳索的另一端分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接。在本优选方案中，对于每级连杆结构采用一对两根绳索驱动，该连杆结构转动时，两根绳索的其中一根缩短，另一根伸长，且各级连杆结构可以独立运动，由绳索的长度变化实现该级连杆结构的转动，通过所有绳索的长度协同变化，即可实现整个操作臂的形变。

优选的，每个所述绳索联动机构中的缠线盘有两个，分别位于所述联动轴的两端，位于所述联动轴同一端的各个缠线盘依次错开设置，所述联动盒以及N个绳索联动机构均相对于所述联动盒的中心轴对称。在本优选方案中，不同联动轴上的各个缠线盘在联动盒内交错排布，使得绳索互不干扰。

优选的，位于一联动轴上的其中一个缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相同的第一方向缠绕；位于该联动轴上的另一缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相同的第二方向缠绕，所述第二方向为与第一方向相反的方向。在本优选方案中，这种绳索反向的设置使得当某一联动轴转动时，其中一个缠线盘的绳索伸长，另一缠线盘的绳索缩短。

优选的，位于一联动轴上的每个缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相反的方向缠绕。在本优选方案中，其中一段操作臂的连杆机构转动方向与另一段操作臂的连杆机构转动方向相反，但两段操作臂仍然能实现同步联动。